電荷-電荷守恒定律全面版

1、第一章 電場(chǎng)情景引入閃電是一種自然現(xiàn)象，通常是暴風(fēng)云（積雨云）產(chǎn)生電荷，底層為陰電，頂層為陽電，而且還在地面產(chǎn)生陽電荷，如影隨形地跟著云移動(dòng)。正電荷和負(fù)電荷彼此相吸，但空氣卻不是良好的傳導(dǎo)體。正電荷奔向樹木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有負(fù)電的云層相遇；負(fù)電荷枝狀的觸角則向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正負(fù)電荷終于克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導(dǎo)氣道從地面直向云涌去，產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光。 閃電中的正負(fù)電荷是怎么產(chǎn)生的呢？現(xiàn)在我們將開始討論這個(gè)問題。第1節(jié) 電荷 電荷守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1知道兩種電荷及其相互作用知道電量的概念2知道摩擦起電，知道摩擦起電不是創(chuàng)造

2、了電荷，而是使物體中的正負(fù)電荷分開3知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象，知道靜電感應(yīng)起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開4知道電荷守恒定律，知道什么是元電荷自主探究問題1：有哪些使物體帶電的方式？問題2：為什么摩擦能夠使物體帶電呢？實(shí)質(zhì)是什么呢？問題3：什么是靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電？感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)什么呢？重難點(diǎn)探究探究一：靜電的產(chǎn)生1三種起電方式的比較方式內(nèi)容 摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生及條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)導(dǎo)體與帶電導(dǎo)體接觸時(shí)現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子

3、得失導(dǎo)體中的自由電子受帶正(負(fù))電物體吸引(排斥)而靠近(遠(yuǎn)離)電荷之間的相互排斥實(shí)質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移2驗(yàn)證物體是否帶電的兩種方法(1)將質(zhì)量很輕的物體(例如紙片、頭發(fā))放在它周圍，如果被吸引則帶電，不被吸引則不帶電。(2)將待檢驗(yàn)物體靠近或接觸驗(yàn)電器的金屬球，根據(jù)金箔是否張開可判斷該物體是否帶電。探究二：原子結(jié)構(gòu)與電荷守恒1原子結(jié)構(gòu)物質(zhì)由分子、原子、離子等微粒組成，原子由原子核和繞核旋轉(zhuǎn)的電子組成，原子核由中子和質(zhì)子組成。中子呈電中性，質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電。原子的電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等，呈電中性。因此，物體不顯電性。2電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從物體的一部分

4、轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。在任何轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變。3物體帶電的實(shí)質(zhì)物體帶電的實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。典例啟迪【題型一】靜電的產(chǎn)生例1如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支架支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是()A把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片都不張開B把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合思路點(diǎn)撥：解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)明

5、確導(dǎo)體A、B接觸與C球靠近時(shí)感應(yīng)電荷的分布。(2)明確先分開導(dǎo)體A、B再移走C球時(shí)A、B的帶電情況。(3)明確先移走C球再分開導(dǎo)體A、B時(shí)A、B的帶電情況。 解析(1)C移近A時(shí)，帶正電的小球C對(duì)A、B內(nèi)的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動(dòng)，使得A端積累了負(fù)電荷，B端積累了正電荷，其下部貼有的金屬箔片，也分別帶上了與A、B同種性質(zhì)的電荷。由于同種電荷間的斥力，所以金屬箔片都張開，A錯(cuò)誤。(2)C靠近后保持不動(dòng)，把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量的異種感應(yīng)電荷，此時(shí)即使再移走C，因A、B已經(jīng)絕緣，所帶電荷量也不會(huì)變，金屬箔片仍張開，B正確。(3)先

6、移走C，再把A、B分開，A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)馬上在其相互之間的引力作用下吸引中和，不再帶電，所以箔片都不會(huì)張開，C錯(cuò)。(4)先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應(yīng)電荷完全中和，箔片都不會(huì)張開，D錯(cuò)。答案B思維總結(jié)：感應(yīng)起電是利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程，其實(shí)質(zhì)是電荷間的相互作用，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使電荷在導(dǎo)體中轉(zhuǎn)移。變式訓(xùn)練1-1： M和N是兩個(gè)都不帶電的物體。它們互相摩擦后，M帶正電荷1.601019 C，下列判斷正確的有()A在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷B摩擦過程中電子從N轉(zhuǎn)移到MCN在摩擦后一定帶負(fù)電荷1.601019 C

7、DN在摩擦過程中失去1.601019 C個(gè)電子解析：M和N相互摩擦，M帶正電是因?yàn)镸對(duì)核外電子的束縛能力小而失去核外電子的結(jié)果；由于電荷守恒，故N一定帶等量負(fù)電荷，選項(xiàng)C正確。答案：C【題型二】電荷守恒定律的應(yīng)用例2】有三個(gè)完全相同的絕緣金屬球，A球帶電荷量為q，B、C球均不帶電，現(xiàn)要使B球帶電荷量為q，應(yīng)該怎么辦？思路點(diǎn)撥：解題依據(jù)為接觸起電的原理和實(shí)質(zhì)。首先應(yīng)考慮將金屬球兩兩接觸，再分析其電荷分配情況。解析：三個(gè)完全相同的金屬球，則每?jī)蓚€(gè)接觸都會(huì)平分電荷量，故可以先讓A球和B球接觸，則此時(shí)A、B球各帶電荷量q，然后B、C球接觸，于是B、C球各帶電荷量q，再使A球與B球接觸，則A、B球各帶電

8、荷量q。答案見解析思維總結(jié)：兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體相互接觸后平分電荷量。若為異種電荷，則先中和一部分電荷，然后把剩余電荷平分；若為同種電荷，則電荷量先相加再平分。變式訓(xùn)練2-12有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電量QA6.4109 C，QB3.2109 C，讓兩個(gè)絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，共轉(zhuǎn)移的電量為多少？解析：當(dāng)兩小球接觸時(shí)，帶電量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配，由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電量QAQB C1.6109 C在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，將自身電荷中和后，繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB的正電，這樣，共轉(zhuǎn)移的電量為Q|QB|QB

9、3.2109 C1.6109 C4.8109 C答案：4.8109 C啟迪訓(xùn)練【夯實(shí)基礎(chǔ)】一、選擇題(本大題共8個(gè)小題，每小題4分，共計(jì)32分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1.掛在絕緣細(xì)線下的兩個(gè)輕質(zhì)小球，表面鍍有金屬薄膜。由于電荷的相互作用而靠近或遠(yuǎn)離，分別如圖1甲、乙所示，則()A甲圖中兩球一定帶異種電荷B乙圖中兩球一定帶同種電荷圖 1C甲圖中至少有一個(gè)帶電D乙圖中兩球至多有一個(gè)帶電解析：兩球相互吸引的可能有兩個(gè)：一是帶異種電荷；二是一個(gè)帶電，另一個(gè)被感應(yīng)帶電后吸引，因此A錯(cuò)誤，C正確；兩球相斥一定是帶同種電荷，故B正確，D錯(cuò)誤。答案：BC2下列說法中正確

10、的是()A摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程B接觸起電是電荷轉(zhuǎn)移的過程C玻璃棒無論和什么物體摩擦都會(huì)帶正電D帶等量異種電荷的兩個(gè)導(dǎo)體接觸后，電荷會(huì)消失，這種現(xiàn)象叫電荷的湮滅解析：摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，而不是創(chuàng)造電荷，A錯(cuò)誤；接觸起電就是通過物體接觸而轉(zhuǎn)移電荷，B正確；兩種物體摩擦，對(duì)核外電子束縛能力弱的物體在摩擦中易失去電子而帶正電，是否容易失去電子由兩物體的材料決定，因此玻璃棒不一定帶正電，C錯(cuò)；等量異種電荷可以中和但不會(huì)消失，只是宏觀上顯中性，D錯(cuò)。答案：B3使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的箔片張開。圖2中表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()圖 2解析：把帶電金屬球移近不帶

11、電的驗(yàn)電器，若金屬球帶正電，則將導(dǎo)體上的自由電子吸引上來，這樣驗(yàn)電器的上部將帶負(fù)電，箔片帶正電；若金屬球帶負(fù)電，則將導(dǎo)體上的自由電子排斥到最遠(yuǎn)端，這樣驗(yàn)電器的上部將帶正電，箔片帶負(fù)電，所以B正確。答案：B4.如圖3所示，不帶電的枕形導(dǎo)體的A、B兩端各貼有一對(duì)金箔。當(dāng)枕形導(dǎo)體的A端靠近一帶電導(dǎo)體C時(shí)()圖 3AA端金箔張開，B端金箔閉合B用手觸摸枕形導(dǎo)體后，A端金箔仍張開，B端金箔閉合C用手觸摸枕形導(dǎo)體后，將手和C都移走，兩對(duì)金箔均張開D選項(xiàng)A中兩對(duì)金箔分別帶異種電荷，選項(xiàng)C中兩對(duì)金箔帶同種電荷解析：根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，帶正電的導(dǎo)體C放在枕形導(dǎo)體附近，在A端出現(xiàn)了負(fù)電，在B端出現(xiàn)了正電，金箔上各帶

12、同種電荷相斥而張開，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用手摸枕形導(dǎo)體后，B端不是最遠(yuǎn)端了，人是導(dǎo)體，人的腳部甚至地球是最遠(yuǎn)端，這樣B端不再有電荷，金箔閉合，選項(xiàng)B正確；用手觸摸導(dǎo)體時(shí)，只有A端帶負(fù)電，將手和C移走后，不再有靜電感應(yīng)，A端所帶負(fù)電便分布在枕形導(dǎo)體上，A、B端均帶有負(fù)電，兩對(duì)金箔均張開，選項(xiàng)C正確；由以上分析看出，選項(xiàng)D正確。答案：BCD5毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因?yàn)?)A毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上B毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到橡膠棒上C橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上D橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上解析：摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。中性的物體若缺少了電子帶正電，多余了

13、電子就帶負(fù)電。由于毛皮的原子核束縛電子的本領(lǐng)比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正電。而正電荷是原子核內(nèi)的質(zhì)子，不能自由移動(dòng)，所以A正確。答案：A6.絕緣細(xì)線上端固定，下端掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a近旁有一絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖114所示，現(xiàn)使b帶電，則()Ab將吸引a，吸住后不放開Bb先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開圖114Ca、b之間不發(fā)生相互作用Db立即把a(bǔ)排斥開解析：b球帶電后，使a產(chǎn)生靜電感應(yīng)，感應(yīng)的結(jié)果是a靠近b的一側(cè)出現(xiàn)與b異種的感應(yīng)電荷，遠(yuǎn)離b的一側(cè)出現(xiàn)與b同種的感應(yīng)電荷。雖然a上的感應(yīng)電荷等量異號(hào)，但因?yàn)楫惙N電荷

14、離b更近，所以b對(duì)a有吸引力，當(dāng)b吸引a使兩者接觸后，由于接觸帶電，b、a又帶上同種電荷，有斥力作用，因而又把a(bǔ)排斥開，所以B正確。答案：B7導(dǎo)體A帶5Q的正電荷，另一完全相同的導(dǎo)體B帶Q的負(fù)電荷，將兩導(dǎo)體接觸一會(huì)兒后再分開，則B導(dǎo)體的帶電荷量為()AQBQC2QD4Q解析：兩導(dǎo)體上的電荷先完全中和后再平分，所以每個(gè)導(dǎo)體上帶電荷量的大小為2Q。答案：C8下列說法正確的是()A元電荷實(shí)質(zhì)就是電子(或質(zhì)子)本身B元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量C元電荷是最小的電荷量單位D元電荷沒有正、負(fù)之分解析：元電荷表示電子所帶電荷量的數(shù)值，而不是電子本身，故A錯(cuò)，B對(duì)。元電荷只是電荷量的單位，不是

15、帶電粒子，沒有正、負(fù)之分，故C、D正確。答案：BCD9有A、B、C三個(gè)塑料小球，A和B，B和C，C和A間都是相互吸引的，如果A帶正電，則()AB、C球均帶負(fù)電BB球帶負(fù)電，C球帶正電CB、C球中必有一個(gè)帶負(fù)電，而另一個(gè)不帶電DB、C球都不帶電解析：A帶正電，A吸引C，則C可能帶負(fù)電或不帶電；A吸引B，則B可能帶負(fù)電或不帶電；若B帶負(fù)電，B又吸引C，則C此時(shí)不帶電；同理，若C帶負(fù)電，則B不帶電。答案：C10毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因?yàn)?)A毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上B毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到橡膠棒上C橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上D橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上解析：摩擦起電的

16、實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。中性的物體若缺少了電子帶正電，多余了電子就帶負(fù)電。由于毛皮的原子核束縛電子的本領(lǐng)比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正電。而正電荷是原子核內(nèi)的質(zhì)子，不能自由移動(dòng)，所以A正確。答案：A11.絕緣細(xì)線上端固定，下端掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a近旁有一絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖114所示，現(xiàn)使b帶電，則()Ab將吸引a，吸住后不放開Bb先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開圖114Ca、b之間不發(fā)生相互作用Db立即把a(bǔ)排斥開解析：b球帶電后，使a產(chǎn)生靜電感應(yīng)，感應(yīng)的結(jié)果是a靠近b的一側(cè)出現(xiàn)與b異種的感應(yīng)電荷，

17、遠(yuǎn)離b的一側(cè)出現(xiàn)與b同種的感應(yīng)電荷。雖然a上的感應(yīng)電荷等量異號(hào)，但因?yàn)楫惙N電荷離b更近，所以b對(duì)a有吸引力，當(dāng)b吸引a使兩者接觸后，由于接觸帶電，b、a又帶上同種電荷，有斥力作用，因而又把a(bǔ)排斥開，所以B正確。答案：B12原來甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.61015 C，丙物體帶電81016 C。求最后乙物體帶電的電性和電荷量。解析：由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子電荷量為1.61015 C而帶正電，乙物體得到電子而帶電荷量1.61015 C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使

18、一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負(fù)電荷電荷量為1.61015 C81016 C81016 C。答案：最后乙?guī)ж?fù)電81016 C【思維拓展】13目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電荷量為e，d夸克帶電荷量為e，質(zhì)子的帶電荷量為e，中子不帶電。下列說法正確的是()A質(zhì)子是由一個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子是由一個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成B質(zhì)子是由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子是由一個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成C質(zhì)子是由一個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子是由兩個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成D質(zhì)子是由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，中子是由兩個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成解析：根據(jù)質(zhì)子的帶電荷量為e。所以質(zhì)子是由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成，2eee；中子不顯電性，所以中子是由一個(gè)u夸克和兩個(gè)d夸克組成。e2e0。故選項(xiàng)B正確。答案：B【遷移學(xué)習(xí)】14保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，抵制盜版是我們每個(gè)公民的責(zé)任與義務(wù)。盜版書籍影響我們學(xué)習(xí)效率甚至給我們的學(xué)習(xí)帶來隱患。小華有一次不小心購(gòu)買了盜版的物理參考書，做練習(xí)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)有一個(gè)關(guān)鍵數(shù)字看不清，拿來問老師，如果你是老師，你認(rèn)為可能是下列幾個(gè)數(shù)字中的()A6